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電流探頭是根據(jù)法拉第原理設(shè)計(jì)的用來測量導(dǎo)線中干擾電流信號的磁環(huán)，本質(zhì)上是一個匝數(shù)為1的變壓器。使用電流探頭能夠測量流經(jīng)導(dǎo)線的電流大小。電流探頭分為AC/DC電流探頭以及AC電流探頭。前者可以測量直流以及交流電流的大小，后者只可以測量交流電流的大小。

　　流經(jīng)導(dǎo)線的電流會導(dǎo)致在導(dǎo)線周圍形成電磁通量場。電流探頭是為傳感

　　這個磁通量場的場強(qiáng)而設(shè)計(jì)的，并把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓，以使用示波器進(jìn)行測量。這允許使用示波器查看和分析電流波形。在與示波器的電壓測量功能相結(jié)合使用時，電流探頭還允許進(jìn)行各種功率測量。根據(jù)示波器的波形數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，這些測量可以包括瞬時功率、真實(shí)功率、視在功率和相位。

　　示波器的電流探頭基本上分成兩類：即AC電流探頭和AC/DC電流探頭，AC電流探頭通常是無源探頭，AC/DC電流探頭通常是有源探頭。這兩種類型都采用相同的轉(zhuǎn)換原理就是感應(yīng)導(dǎo)線中的電流(AC)。

　　要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，必須先有電流流經(jīng)導(dǎo)線，根據(jù)電流流動的幅度和方向構(gòu)建和消除磁通量場。在這個場中放一個線圈時，如上圖所示，變化的磁通量場會通過簡單的轉(zhuǎn)換操作，在線圈中引起電壓。這種轉(zhuǎn)換操作是AC電流探頭的基礎(chǔ)。

　　AC電流探頭頭部實(shí)際上是一個線圈，這個線圈纏在磁芯上。當(dāng)這個探頭頭部保持在方向及接近承載AC電流的導(dǎo)線時，探頭會輸出一個線性電壓，這一電壓與導(dǎo)線中電壓的比例是已知的。這種與電流有關(guān)的電壓可以在示波器上顯示為電流刻度的波形

　　AC電流探頭的帶寬取決于探頭線圈的設(shè)計(jì)和其它因素。帶寬可以高達(dá)1GHz。但是，比較典型的帶寬低于100MHz。

　　在任何情況下，AC電流探頭還有一個低頻截止點(diǎn)，這包括直流(DC)，因?yàn)橹绷鞑粫鹱兓拇磐繄?，因此不會引起轉(zhuǎn)換動作。另外在非常接近DC的頻率上，如0.01Hz，磁通量場變化速度不足以能夠?qū)崿F(xiàn)變換動作。但是，可以在探頭帶寬范圍內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換動作，進(jìn)行衡量的輸出。另外，根據(jù)探頭線圈的設(shè)計(jì)，帶寬的低頻可能會低達(dá)到0.5Hz或1.2kHz。

　　對帶寬始于DC附近的探頭，可以在探頭設(shè)計(jì)中增加霍爾效應(yīng)設(shè)備，檢測DC。其結(jié)果是得到帶寬從DC開始、擴(kuò)展到規(guī)定頻率上限3dB點(diǎn)的AC/DC探頭。這類探頭至少要求一個電源，霍爾效應(yīng)設(shè)備進(jìn)行DC傳感。根據(jù)探頭設(shè)計(jì)，還可能會要求電流探頭放大器，以組合和調(diào)節(jié)AC和DC電平，為在示波器上進(jìn)行查看提供單一的輸出波形。

　　從本質(zhì)上看，電流探頭的工作方式類似于緊密耦合的轉(zhuǎn)換器。對標(biāo)準(zhǔn)操作，傳感的電流導(dǎo)線是一圈線圈(N1)。來自這個單線圈的電流會轉(zhuǎn)換成與線圈比率成比例(N2/N1)的多線圈(N2)探頭輸出電壓。同時，探頭的阻抗作為串聯(lián)插入阻抗轉(zhuǎn)換回到導(dǎo)線上。這種插入阻抗與頻率相關(guān)，其1MHz值一般位于30-500M?的范圍內(nèi)，具體視探頭而定。在大多數(shù)情況下，電流探頭的插入阻抗很小，產(chǎn)生的負(fù)載可以忽略不計(jì)。

　　電流探頭有兩種形式，一種特定的探頭類型，稱為分芯探頭。這類探頭的線圈放在"U"形芯上，"U"形芯帶有一鐵氧體滑塊，滑塊蓋住"U"形頂部。這類探頭的優(yōu)點(diǎn)在于，鐵氧體滑塊可以收縮，使得探頭能夠方便地卡到測量電流的導(dǎo)線上。在測量完成時，滑塊可以收縮，探頭可以移到其它導(dǎo)線上。另外一種電流探頭是實(shí)芯電流轉(zhuǎn)換器。這些電流轉(zhuǎn)換器繞在被測導(dǎo)線上。結(jié)果，必須斷開被測導(dǎo)線，把導(dǎo)線穿過轉(zhuǎn)換器，然后重新把導(dǎo)線連接到電路上，才能安裝這些轉(zhuǎn)換器。實(shí)芯探頭的主要優(yōu)勢是它們體積非常小，提供了非?？斓念l響，可以測量快速、低幅度電流脈沖和AC信號。到目前為止，分芯電流探頭是探頭類型，其分為AC型和AC/DC型。所以后面的規(guī)格參數(shù)介紹，將以分芯電流探頭為主進(jìn)行介紹。

　　電流探頭雖然沒有示波器的電壓探頭那么常見，但是它的作用是其他探頭無法代替的。它能夠在不破壞導(dǎo)線的情況下測量流經(jīng)導(dǎo)線的電流。當(dāng)電流探頭與電壓探頭配合使用時能夠測試功率、相位等數(shù)據(jù)。這對于測試測量系統(tǒng)來說非常的有用。

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 在了解探頭的結(jié)構(gòu)之前，需要先了解一下示波器輸入接口的結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@里是連接探頭的地方，示波器的輸入接口電路和探頭共同組成了我們的探測系統(tǒng)。

大部分的示波器輸入接口采用的是 BNC 或兼容 BNC 的形式。示波器的輸入端有 1M 歐姆或 50 歐姆的匹配電阻。示波器的探頭種類很多，但是示波器的匹配永遠(yuǎn)只有 1M 歐姆或 50 歐姆兩種選擇，不同種類的探頭需要不同的匹配電阻形式。

  從電壓測量的角度來說，為了對被測電路影響小，示波器可以采用 1M 歐姆的高輸入阻抗，但是由于高阻抗電路的帶寬很容易受到寄生電容的影響。所以 1M歐姆的輸入阻抗廣泛應(yīng)用與 500M 帶寬以下的測量。對于更高頻率的測量，通常采用 50 歐姆的傳輸線，所以示波器的 50 歐姆匹配主要用于高頻測量。傳統(tǒng)上來說，市面上 100MHz 帶寬以下的示波器大部分只有 1M 歐姆輸入，因?yàn)椴粫糜诟哳l測量；100MHz～1GHz 帶寬的示波器大部分有 1M 歐姆和 50 歐姆的切換選擇，同時兼顧高低頻測量；2GHz 或更高帶寬的示波器由于主要用于高頻測量，所以大部分只有 50 歐姆輸入。不過隨著市場的需求，有些 2GHz 以上的示波器也提供了 1M 歐姆和 50 歐姆的輸入切換。

  廣義的意義上說，測試電纜也屬于一種探頭，比如 BNC 或 SMA 電纜，而且這種探頭既便宜性能又高。但是使用測試電纜連接時需要在被測電路上也有 BNC或 SMA 的接口，所以應(yīng)用場合有限，主要用于射頻和微波信號測試。對于數(shù)字或

通用信號的測試，還是需要專門的探頭。

示波器的探頭按是否需要供電可以分為無源探頭和有源探頭，按測量的信號類型可以分為電壓探頭、電流探頭、光探頭等。所謂的無源探頭，是指整個探頭都由無源器件構(gòu)成，包括電阻、電容、電纜等；而有源探頭內(nèi)部一般有放大 器，放大器是需要供電的，所以叫有源探頭。

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電流探頭的校準(zhǔn)需要用一個夾具來進(jìn)行，該夾具由兩個半截的同軸轉(zhuǎn)換器組成。當(dāng)將 電流探頭裝配其上時，便形成了一根同軸線：包裹著電流探頭的為外導(dǎo)體，穿過探頭口徑的為內(nèi)導(dǎo)體。

電流探頭的校準(zhǔn)用網(wǎng)絡(luò)分析儀將源端接到校準(zhǔn)架的輸入端（端口一），校準(zhǔn)架輸出端接匹配負(fù)載，電流探頭輸出接網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入（端I21二），用掃頻方式測試出s，隨頻率變化的曲線。再將曲線按公式進(jìn)行修正，即可得到傳輸導(dǎo)納頻率曲線。該方法的優(yōu)點(diǎn)是掃頻測量測試速度快，網(wǎng)絡(luò)分析儀測試時一次可設(shè)置201個點(diǎn)9掃描一次即可畫出曲線。

電流探頭校準(zhǔn)操作步驟及校準(zhǔn)結(jié)果

（1）在PC上插入USB—GPIB接口卡，在PC中裝入SoftplotV6．0采圖軟件，連接Pc與網(wǎng)絡(luò)分析儀；

（2）連接網(wǎng)絡(luò)分析儀與校準(zhǔn)電流探頭需用的電纜及轉(zhuǎn)接頭，根據(jù)探頭校準(zhǔn)的頻率范圍對網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行直通校準(zhǔn)；

（3）連接網(wǎng)絡(luò)分析儀源輸出端到校準(zhǔn)架的輸入端，校準(zhǔn)架輸出端接匹配負(fù)載，電流探頭輸出接網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入（接收端），測試出S：。曲線；

（4）用采圖軟件將S，曲線采到PC中；

（5）用列表法列出構(gòu)成S，曲線的201個數(shù)據(jù)點(diǎn)；

（6）將201個數(shù)據(jù)復(fù)制到PC中的Excel表中，將數(shù)據(jù)取值并用該值減去34（修正系數(shù)）；

（7）將修正后Excel表中的數(shù)據(jù)復(fù)制到采圖軟件的數(shù)據(jù)表格中，畫出修正過后的曲線，該曲線即為傳輸導(dǎo)納一頻率曲線；

（8）將傳輸導(dǎo)納曲線復(fù)制到PC的畫圖板，用u盤考出或用打印機(jī)打出供EMI測試人員使用時查表。

示波器電流探頭校準(zhǔn)方法，經(jīng)過了理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程，該方法的提出及實(shí)施對EMI檢測質(zhì)量的提高有著積極的作用。

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